准直声纳束

想知道是否有人知道一种改变超声波接近传感器的方法，从而使其前进视线范围保持不变，但其角展度减小了，这在某种程度上是“准直器”的意思（光）。为了解释这个问题，我一直在试验el-cheapo HC-SR04传感器，试图检测塑料桶（25升容量）中的水位。虽然我不确定100％，但是我认为水桶的直径是个问题，即使水位较低（距传感器约18-19英寸），我的读数也可以转换为大约8英寸。我唯一的解释是，声纳正在读取从桶壁弹起的海浪。

我想知道某种使用吸音材料制成的准直仪是否可行？我将尝试使用低密度泡沫（也许是聚苯乙烯泡沫塑料）进行试验，但不确定它是否真的吸音。

巧合的是，自昨天以来，我碰巧几乎在玩这个问题所指的内容。我的距离传感器单元具有25度角，但是我的水桶也遇到了同样的问题。

我的解决方案可能不是工程奇迹，而纯粹主义者可能会有一些反应，但这是可行的：

• 传感器单元直接指向直径为2英寸，长8英寸的软硬纸板管，该软纸板管是厨房铝箔卷的核心：这样可以大大减少侧面的错误回声。TX和RX都在灯管内部。
• 在TX超声波发射器上折叠几张薄纸，以衰减向外的超声波信号。

之所以需要后者，是因为HC-SR04没有提供任何简单的减少出站信号的方法，并且它足以抵抗来自各个方向的误报：降低电源电压的作用并不大，直到模块不稳定为止。

现在，我可以从各种高度对水桶中的水深进行精确测量。

[编辑]我不敢相信我正在这样做：根据评论的要求，在我的浴室里拍摄实验照片！

增强版现在具有两个分别用于TX和RX的纸板管-更高的精度和不再需要的薄纸。由于橡皮筋不太方便，因此可以通过橡皮筋将装置固定在一起。它悬挂在帮助手焊接台的鳄鱼夹上。

顶部的电路板是超声波传感器，悬空的电路板是Arduino Nano克隆。图像底部的蓝色圆形物体是官方的深度感应腔，即我的水桶。

TX和RX整齐地居中，每个纸板管一个。

在左边缘是工程部的官方代表，或者至少是那个人（我）的指尖。

这是从侧面看设置的方式，以防更好地可视化布置。

我希望这次表演对大家有用。

声波在空气中的扩散角与频率成反比。换句话说，频率越高，光束“越紧”。您做出的任何“碰撞”都必须遵守这些物理基本定律。但是，我认为这不是您的问题。

您所使用的声纳单元具有30度的测量角度（距中心线+/- 15度）。进行数学计算，在水面19英寸处，您将得到一个直径约10英寸的测量区域。这仅比5加仑铲斗底部的直径小。简而言之，它应该起作用。

您可以轻松测试铲斗的侧面是否干扰了您的测量。在桶的侧面衬上一些柔软但密度较高的东西，例如毯子，毛衣或几层毛巾。然后查看是否可以检测到底部有反射性的东西（例如底部本身）。

保丽龙不能很好地吸收声音，尤其是在超声波设备工作的较高频率下。聚苯乙烯泡沫塑料具有相对坚硬且平坦的表面，可以很好地反射声音。它的质量也很小，可以帮助阻止声音从中传播。羊毛毯，厚毡，厚绒和类似材料都很好。我要指出的是，吸音性强的材料也确实吸水。